CN104373098B - 一种火驱分层电点火工艺管柱 - Google Patents

Abstract

本发明为一种火驱分层电点火工艺管柱，设置在具有上部第一油层和下部第二油层的油井中，其包括内管和外管，内管位于外管内部，并在内外管之间形成环空；外管包括外部油管和筛管；筛管位于与第一油层对应的位置处；外管上设有第一封隔器和第二封隔器；第一封隔器位于第一油层上部，第二封隔器位于第一油层与第二油层之间；内管包括内部油管和与内部油管连接的滑套配气装置，滑套配气装置位于与第一油层对应的位置；内管和外管位于第二封隔器以下的部分连接能将环空密封的滑动密封装置。本发明提高分层点火的成功率，实现精细注气，避免了井下测调仪器在高温状态下不能正常工作的问题。

Description

一种火驱分层电点火工艺管柱

技术领域

本发明涉及一种火烧油层分层点火领域，尤其涉及一种火驱分层电点火工艺管柱。

背景技术

曙光油田火驱开发经历了先导试验、扩大试验、规模实施三个阶段。在火驱开发过程中，油藏在纵向动用程度上存在着较大差异，各层吸气不均，存在单层突进，导致注气井注空气参数提高难度大，生产井则表现为构造高部位先见效，构造低部位后见效，且存在见效不均并有突进现象的问题。吸气剖面监测结果表明：火驱总体动用程度整体达到75％，但是纵向上动用状况存在较大差异。

为改善火驱油层纵向动用状况，解决注气不均的矛盾，有必要开展火驱分层注气技术的研究与现场试验,以实现注气井的相对均匀注气，改善火驱开发效果。火驱采油成功的关键技术之一是油层点火，油层点火主要有化学点火、电点火两种，两种点火技术各有自身优势之处，在分层点火管柱技术中，其中分层化学点火已经相对成熟，但目前分层电点火依然是技术空白，分层注气管柱无法实现双层电点火。电点火技术能够通过电加热器获取更高的点火温度，适用于油层燃烧门槛温度较高的油井，因此开展分层电点火技术是有意义的。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种火驱分层电点火工艺管柱，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种火驱分层电点火工艺管柱，实现分层电点火、分层注气，提高分层电点火的成功率，实现精细注气，进而提高油藏的开发效果。

本发明的另一目的在于提供一种火驱分层电点火工艺管柱，不需要井下测调仪器，避免了井下测调仪器在高温状态下不能正常工作的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种火驱分层电点火工艺管柱，所述火驱分层电点火工艺管柱设置在具有上部第一油层和下部第二油层的油井中，其包括内管和外管，所述内管位于外管内部，并在内、外管之间形成环空；其特征在于：所述外管包括外部油管和筛管；所述筛管位于与第一油层对应的位置处；外管上设有第一封隔器和第二封隔器；所述第一封隔器位于第一油层上部，第二封隔器位于第一油层与第二油层之间；所述内管包括内部油管和与内部油管连接的滑套配气装置，所述滑套配气装置位于与第一油层对应的位置；所述内管和外管位于第二封隔器以下的部分连接能将内、外管之间的环空密封的滑动密封装置。

在本发明的一较佳实施方式中，滑套配气装置包括套筒状的阀体，阀体内部套设有滑套，所述滑套与阀体内壁间紧密配合并通过剪切销钉与阀体的侧壁固定；滑套的内部具有阶梯型通过孔，阶梯型通过孔的上部孔径大、下部孔径小，形成有台肩部；滑套的底端面上设有向下突出的环形凸棱；滑套侧壁的圆周方向设有均匀分布的第一注气孔，阀体侧壁上设有与所述第一注气孔对应的第二注气孔；阀体内部位于滑套下面一定距离处设有将阀体内部封闭的圆形挡板，圆形挡板通过固定销钉与阀体侧壁连接。

在本发明的一较佳实施方式中，滑套外壁设有三组密封圈，每组密封圈由上下排列的两个密封圈组成；三组密封圈之间的距离相等；位于所述第一注气孔的上部有两组密封圈，位于第一注气孔的下部有一组密封圈；所述圆形挡板为铜制挡板，所述圆形挡板的上表面边缘处具有环状设置的V型槽；所述滑套底端面上的环形凸棱与V型槽的内侧对应。

在本发明的一较佳实施方式中，滑套配气装置还包括一撞击器，所述撞击器设置在点火装置的末端。

在本发明的一较佳实施方式中，撞击器的最下部为直径较小的圆柱体且末端具有尖端部；撞击器的中间部为直径较大的圆柱体，中间部的圆柱体直径稍大于所述滑套阶梯型通过孔的下部孔径；所述阀体的上端和下端分别与内部油管螺纹连接。

在本发明的一较佳实施方式中，滑动密封装置包括内部中空的内筒以及滑动套设在内筒外部的外筒；所述内筒和外筒之间通过开口密封环密封。

在本发明的一较佳实施方式中，外筒包括外筒上接头及外筒下接头，所述外筒上接头与外筒下接头螺纹连接。

在本发明的一较佳实施方式中，内筒的上端与内部油管螺纹连接；所述外筒上接头的上端与第二封隔器螺纹连接或者外筒上接头的上端与外部油管螺纹连接后再与第二封隔器螺纹连接。

在本发明的一较佳实施方式中，外筒下接头的下端与喇叭口螺纹连接或者外筒下接头的下端与外部油管螺纹连接后再与喇叭口螺纹连接。

在本发明的一较佳实施方式中，筛管的上端和下端分别与第一封隔器和第二封隔器螺纹连接或者筛管的上端和下端分别与外部油管螺纹连接后再与第一封隔器和第二封隔器螺纹连接。

在本发明的一较佳实施方式中，在所述外管上固定有耐高温测试电缆，所述第一封隔器和第二封隔器上设有用于通过耐高温测试电缆的通道。

由上所述，本发明能根据需要控制流体的流动方向，同时根据现场实际需要改变流体流动方向。在保持第一油层正常燃烧的情况下，在第二油层电点火过程中不会对第一油层造成不良影响，即在第二油层电点火前通过外管与内管之间的环空向第一油层注入空气，这样在点燃第二油层时就不会对第一油层造成不良影响，提高分层电点火的成功率，实现精细注气。同时，采用在外管外固定的耐高温测试电缆，不再需要井下测调仪，避免了井下测调仪在高温环境下不能维持正常工作的问题。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明火驱分层电点火工艺管柱的结构示意图。

图2：为本发明中滑套配气装置的结构示意图。

图3：为图2中I处的放大示意图。

图4：为本发明中撞击器的结构示意图。

图5：为本发明中滑动密封装置的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供一种火驱分层电点火工艺管柱100，该火驱分层电点火工艺管柱100设置在具有上部第一油层a和下部第二油层b的油井中，其包括内管10和外管20，内管10位于外管20的内部，并在内、外管之间形成环空30。外管20包括外部油管201和筛管202；筛管202位于与第一油层a对应的位置处；外管20上设有第一封隔器21和第二封隔器22；第一封隔器21位于第一油层a上部，第二封隔器22位于第一油层a与第二油层b之间；两个封隔器可以将注入第一油层a的空气和注入第二油层b的空气分隔开。内管10包括内部油管101和与内部油管101连接的滑套配气装置102，滑套配气装置102位于与第一油层a对应的位置；该滑套配气装置102能控制和改变注入内管中空气的流动路径和方向，在初始状态时注入内管的空气只能到达第一油层a，当需要往第二油层b注入空气时，该滑套配气装置102将内管中空气到达第一油层a的路径封闭，同时打开内管中空气到达第二油层b的路径。内管10和外管20位于第二封隔器22以下的部分连接能将内、外管之间的环空30密封的滑动密封装置40。该滑动密封装置40能封堵进入环空30中的空气，避免环空30中的空气进入第二油层b。

当火驱分层电点火工艺管柱100下井完井后，下放点火装置23到井中预定位置，然后使第一和第二封隔器21、22坐封，把井段分隔为第一油层段与第二油层段。当封隔器21、22坐封后，启动电点火装置23使其加热，同时从内管10注入空气，由于滑套配气装置102的作用及滑动密封装置40的作用，使内管中注入的空气只能进入第一油层a。当通过测试显示第一油层a点火成功后，先从内管10与外管20的环空30注入空气以保持第一油层a的持续燃烧；然后通过滑套配气装置102改变空气的流动方向，将内管中空气进入第一油层a的路径封闭，同时打开内管中空气进入第二油层b的路径；下放点火装置23，当点火装置23下到第二个预定位置后工作，此时内管10以及内管10与外管20之间的环空30同时注入空气，从内管10注入的空气进入第二油层b，从环空30注入的空气进入第一油层a，从而完成了分层点火分层注气的目的。

进一步，如图2所示，滑套配气装置102包括套筒状的阀体1021，阀体1021内部套设有滑套1022，滑套1022与阀体1021内壁间紧密配合并通过剪切销钉1023与阀体的侧壁固定。滑套1022的内部具有阶梯型通过孔1024，阶梯型通过孔1024的上部孔径大、下部孔径小，形成有台肩部c；滑套1022的底端面上设有向外突出的环形凸棱1025；滑套侧壁的圆周方向设有均匀分布的第一注气孔1026，阀体侧壁上设有与第一注气孔对应的第二注气孔1027，即第一注气孔1026与第二注气孔1027位于同一高度。阀体内部位于滑套1022下面一定距离处设有将阀体内部封闭的圆形挡板1028，圆形挡板1028通过固定销钉1029与阀体侧壁连接；通过该圆形挡板1028的封闭，使内管10中的空气不能向下进入到第二油层b中。该距离的范围应该满足：当滑套1022下落到圆形挡板1028的位置后，第一注气孔1026与第二注气孔1027相互错开，且滑套1022能封闭阀体侧壁上的第二注气孔1027。

具体的，滑套外壁设有三组密封圈，每组密封圈由上下排列的两个密封圈1030组成；三组密封圈之间的距离相等；位于第一注气孔1026的上部有两组密封圈，位于第一注气孔1026的下部有一组密封圈，在滑套1022下落后能保证其对第二注气孔1027的密封性能。其中，圆形挡板1028为铜制挡板，如图3所示，圆形挡板的上表面边缘处具有环状设置的V型槽1031；滑套底端面上的环形凸棱1025与V型槽1031的内侧对应，V型槽1031的内侧在环形凸棱1025的撞击下，铜制挡板可以沿V型槽1031断裂，从而使内管10中的空气向下进入第二油层b。

进一步，如图4所示，滑套配气装置102还包括一个配套使用的撞击器103，撞击器103设置在点火装置23的末端，撞击器103的最下部为直径较小的圆柱体且末端具有尖端部1031；撞击器103的中间部为直径较大的圆柱体，形成有台阶部d，中间部的圆柱体直径稍大于滑套1022阶梯型通过孔1024的下部孔径，台阶部d可以坐在阶梯型通过孔1024的台肩部c上，从而在撞击器103的冲击下，使固定滑套1022的剪切销钉1023断裂，冲击着滑套1022向下移动。撞击器103的尖端部1031刺破下面的圆形挡板1028，同时在环形凸棱1025的撞击下，铜制挡板沿V型槽1031断裂。

进一步，该滑套配气装置102在火驱分层电点火工艺管柱100的连接方式为：阀体1021的上端和下端分别与内部油管101螺纹连接。滑套配气装置102的工作过程为：初始状态时，内管10中注入的空气被圆形挡板1028阻挡，只能通过第一注气孔1026与第二注气孔1027、筛管202进入第一油层a；当需要进行下一层注气点火时，利用点火装置23末端的撞击器103以足够的动量向下撞击，撞击器103冲击铜制挡板使其破洞，进一步，当撞击器103的台阶部d与滑套1022的台肩部c相接触，在撞击器103的作用下剪切销钉1023剪断，滑套1022以很大的速度下滑，第一与第二注气孔1026、1027相互错开，在密封圈1030的作用下封闭了空气进入第一油层a的通道。当滑套下部的环形凸棱1025与铜制挡板相接触时，铜制挡板沿V型槽1031断裂，同时滑套1022的运动止于铜制挡板位置，以封闭第二注气孔1027，内管10内的空气通过断裂的铜制挡板向下进入第二油层b内。

进一步，如图5所示，滑动密封装置40包括内部中空的内筒41以及滑动套设在内筒外部的外筒42；内筒41和外筒42之间通过开口密封环43密封。外筒42的内壁及内筒41的外壁采用表面化学热处理；开口密封环经过表面强化处理。本实施方式中，表面化学热处理为碳氮共渗。经碳氮共渗处理后，表面具有良好的耐磨、耐腐蚀性，并能保证内外筒间的精密配合。开口密封环经表面强化处理后，表面孔隙率低、耐腐蚀性能好、减磨性能好，更耐磨损，易形成油膜，大大延长了滑动密封装置40的使用寿命。内筒41与外筒42之间为零间隙配合，同时由开口密封环43密封，保证其对环空30的密封性。本实施方式中外筒42包括外筒上接头421及外筒下接头422，外筒上接头与外筒下接头螺纹连接。

进一步，内筒41的上端与内部油管101螺纹连接；外筒上接头421的上端与第二封隔器22螺纹连接或者外筒上接头421的上端与外部油管201螺纹连接后再与第二封隔器22螺纹连接。

进一步，外筒下接头422的下端与喇叭口50螺纹连接或者外筒下接头422的下端与外部油管201螺纹连接后再与喇叭口50螺纹连接。喇叭口50为一端大、一端小的喇叭形套筒，用于油井测试中方便井下工具取出。

进一步，筛管202的上端和下端分别与第一封隔器21和第二封隔器22螺纹连接或者筛管202的上端和下端分别与外部油管201螺纹连接后再与第一封隔器21和第二封隔器22螺纹连接。第一封隔器21上端与外部油管201螺纹连接，外部油管201位于第一封隔器21以上的部分螺纹连接有伸缩管24，以减小或避免由各种因素引起的管柱伸长或缩短使管柱受力改变的情况。

进一步，如图1所示，在外管20上固定有耐高温测试电缆60，第一封隔器21和第二封隔器22上设有用于通过耐高温测试电缆60的通道(图中未示出)，通过该耐高温测试电缆60测试对应油层是否点火成功，不再需要井下测调仪，从而避免了井下测调仪在高温环境下不能维持正常工作的问题。耐高温测试电缆采用的是耐700℃以上的耐高温热电偶技术，该技术为现有技术，在电点火过程中，温度控制要求在600℃以下，因此不会对该耐高温测试电缆的工作造成影响。

由以上描述可以看出，本发明能根据需要控制流体的流动方向，同时根据现场实际需要改变流体流动方向。在保持第一油层正常燃烧的情况下，在第二油层点火过程中不会对第一油层造成不良影响，即在第二油层点火前通过外管与内管之间的环空向第一油层注入空气，这样在点燃第二油层时就不会对第一油层造成不良影响，提高分层点火的成功率，实现精细注气。同时，避免了井下测调仪在高温环境下不能维持正常工作的问题。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种火驱分层电点火工艺管柱，所述火驱分层电点火工艺管柱设置在具有上部第一油层和下部第二油层的油井中，其包括内管和外管，所述内管位于外管内部，并在内、外管之间形成环空；其特征在于：所述外管包括外部油管和筛管；所述筛管位于与第一油层对应的位置处；外管上设有第一封隔器和第二封隔器；所述第一封隔器位于第一油层上部，第二封隔器位于第一油层与第二油层之间；所述内管包括内部油管和与内部油管连接的滑套配气装置，所述滑套配气装置位于与第一油层对应的位置；所述内管和外管位于第二封隔器以下的部分连接能将内、外管之间的环空密封的滑动密封装置；所述滑套配气装置包括套筒状的阀体，阀体内部套设有滑套，所述滑套与阀体内壁间紧密配合并通过剪切销钉与阀体的侧壁固定；滑套的内部具有阶梯型通过孔，阶梯型通过孔的上部孔径大、下部孔径小，形成有台肩部；滑套的底端面上设有向下突出的环形凸棱；滑套侧壁的圆周方向设有均匀分布的第一注气孔，阀体侧壁上设有与所述第一注气孔对应的第二注气孔；阀体内部位于滑套下面一定距离处设有将阀体内部封闭的圆形挡板，圆形挡板通过固定销钉与阀体侧壁连接；所述圆形挡板为铜制挡板，所述圆形挡板的上表面边缘处具有环状设置的V型槽；所述滑套底端面上的环形凸棱与V型槽的内侧对应。

2.如权利要求1所述的火驱分层电点火工艺管柱，其特征在于：所述滑套外壁设有三组密封圈，每组密封圈由上下排列的两个密封圈组成；三组密封圈之间的距离相等；位于所述第一注气孔的上部有两组密封圈，位于第一注气孔的下部有一组密封圈。

3.如权利要求2所述的火驱分层电点火工艺管柱，其特征在于：所述滑套配气装置还包括一撞击器，所述撞击器设置在点火装置的末端。

4.如权利要求3所述的火驱分层电点火工艺管柱，其特征在于：所述撞击器的最下部为直径较小的圆柱体且末端具有尖端部；撞击器的中间部为直径较大的圆柱体，中间部的圆柱体直径稍大于所述滑套阶梯型通过孔的下部孔径；所述阀体的上端和下端分别与内部油管螺纹连接。

5.如权利要求1所述的火驱分层电点火工艺管柱，其特征在于：所述滑动密封装置包括内部中空的内筒以及滑动套设在内筒外部的外筒；所述内筒和外筒之间通过开口密封环密封。

6.如权利要求5所述的火驱分层电点火工艺管柱，其特征在于：所述外筒包括外筒上接头及外筒下接头，所述外筒上接头与外筒下接头螺纹连接。

7.如权利要求6所述的火驱分层电点火工艺管柱，其特征在于：所述内筒的上端与内部油管螺纹连接；所述外筒上接头的上端与第二封隔器螺纹连接或者外筒上接头的上端与外部油管螺纹连接后再与第二封隔器螺纹连接。

8.如权利要求7所述的火驱分层电点火工艺管柱，其特征在于：所述外筒下接头的下端与喇叭口螺纹连接或者外筒下接头的下端与外部油管螺纹连接后再与喇叭口螺纹连接。

9.如权利要求8所述的火驱分层电点火工艺管柱，其特征在于：所述筛管的上端和下端分别与第一封隔器和第二封隔器螺纹连接或者筛管的上端和下端分别与外部油管螺纹连接后再与第一封隔器和第二封隔器螺纹连接。

10.如权利要求1或4或9所述的火驱分层电点火工艺管柱，其特征在于：在所述外管上固定有耐高温测试电缆，所述第一封隔器和第二封隔器上设有用于通过耐高温测试电缆的通道。